高層建筑結構設計的要點探析

1.柳曉宇 2.廉照文

1.身份證號：370686198906040416 2.身份證號：371424198803100659

高層建筑結構設計的要點探析

1.柳曉宇 2.廉照文

1.身份證號：370686198906040416 2.身份證號：371424198803100659

高層房屋建筑的發(fā)展，使建筑結構設計需要在新時代的理念下更加符合人們的需求，因此，無論是從基本原則上來看，還是從高層房屋建筑結構的特點上來看，高層房屋建筑設計師都必須要抓住重點環(huán)節(jié)，站在全面性角度對建筑結構進行設計，保證建筑的質量。

高層建筑；結構設計；要點

1 高層房屋建筑結構的特點

1.1 水平荷載

豎向荷載以及水平荷載對建筑都有著一定影響。在多層建筑中，水平荷載所產生的影響相對較小，而豎向荷載對建筑產生的影響較大。而在高層建筑中，由于自身的高度影響，更多時候是水平荷載對建筑結構的影響較大，而豎向荷載相對于水平荷載的影響較小。因此，在對高層房屋建筑結構設計的過程中，應注重水平荷載對建筑產生的影響。

1.2 軸向變形

軸向變形對高層房屋建筑結構的影響較大，需要充分考慮到高層建筑的高度、層數(shù)等因素對豎向構件軸力值所產生的影響。隨著高度的增加，豎向構件的軸力值對建筑的影響也會明顯增加。當豎向構件的軸力值達到一定程度時，會使高層房屋建筑結構的內力數(shù)值發(fā)生變化，對整個建筑產生影響。因此，在設計的過程中應當從多個角度考慮該問題。

1.3 建筑側向位移

高層房屋建筑由于自身的高度，導致其在水平荷載作用下產生的側向位移隨著高度的增加而不斷增大。因此，在設計的過程中應當注重側向位移所產生的影響，一方面要有足夠的抗側剛度能力，另一方面對其產生的位移進行有效控制，若是在最高層的側向位移超出了允許的范圍，則需要對設計進行改進，使其在允許的位移范圍內，這樣才能夠保證建筑的整體質量。

2 高層建筑結構設計特點

2.1 水平荷載

建筑同時承受豎向荷載和地震及風產生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產生的內力和位移相對較小，對建筑建構設計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結構的設計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結構設計起決定性作用，盡管豎向荷載對結構設計會產生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。

2.2 軸向變形

對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結構設計產生的影響不是很大，結構設計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結構進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數(shù)、高度對豎向構件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構件的軸力變形也會變得特別明顯，當豎向構件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結構內力數(shù)值和分布產生變化。

2.3 建筑側向位移

隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產生的側向位移也會不斷的增大。高層建筑設計時，需要保證足夠的結構強度，在應對風荷載及地震作用產生的內力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠將風荷載及地震作用下產生的側移距離控制在一定的限度之內，就必須擁有足夠的抗側剛度能力，才能較好的保障結構安全及正常使用的舒適度。

3 高層建筑結構設計要點

3.1 概念設計

概念設計是運用人的思維和判斷力，從整體上決定結構設計中的基本問題。作好這項工作的首要條件，是對結構受力規(guī)律和實際情況有比較透徹的了解，不僅能夠發(fā)現(xiàn)結構總體布置的基本原則，還能顧及到結構關鍵部位的細節(jié)。具體來說，要作好結構總體方案，以創(chuàng)造對抗震有利的條件；分析地震力的性質和所選定結構體系的受力特點使主觀意圖符合客觀實際；了解地震力和豎向荷載的傳遞途徑及內力重分布的趨向，有效的布置結構構件；預估結構的破壞過程和破壞機制，以加強結構的關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)。

3.2 地基基礎設計

地基是整個高層房屋建設的基礎部分，在設計前對整個建筑周邊的環(huán)境及地址情況進行深入了解是非常必要的。①設計師們應當對工程施工現(xiàn)場的地址情況進行詳細了解，包括地貌、地質、水位情況等，并對所得到的數(shù)據(jù)進行整理和分析，以便保證建筑在使用的過程中不會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，對人們的人身安全造成影響。②考慮施工的過程中是否會對周圍的環(huán)境和建筑造成影響，保證其在使用的過程中不會發(fā)生傾斜的現(xiàn)象，同時，要對周邊的生態(tài)環(huán)境進行深入了解，保證施工的過程中不會對生態(tài)環(huán)境造成大規(guī)模的破壞。③對建筑周邊的建筑物以及地下設施進行標注，保證施工過程不會對其產生破壞影響，進而使施工環(huán)節(jié)能夠科學合理地展開。

3.3 建筑的載荷設計

在進行建設設計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復雜的多，相關的設計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風荷載。在實際的設計中，復雜的超限高層建筑還應當進行的風洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。

3.4 建筑抗震性能的設計

因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應力的承受能力也不一樣，因此當?shù)卣饡r其產生的反應程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設計的時候必須要充分考慮抗震設計。而且抗震設計時，必須要對建筑所處的地形地質條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設計中的一個困難點。

3.5 高層建筑中的防火設計

在高層建筑防火結構設計中，應加強防火結構間的距離控制，并且結合建筑建設過程中實地地形考慮，加大處理。而且在選用材料時，盡量選擇耐火材料，以減少易燃材料的使用。如火災發(fā)生時，及時進行疏散也是防火設計的重要環(huán)節(jié)，對于高層建筑的疏散形同設計，高層建筑應選用雙通道設計，同時增加防煙區(qū)、耐火區(qū)和避難層的區(qū)域設計。

結語

我國的高層建筑已經(jīng)進入到一個高速發(fā)展的時代，高層建筑的不斷崛起是城市化進程中的明顯標志，同時，它對建筑結構設計水平也提出了越來越高的要求。所以，在進行高層建筑的結構設計中，應該注重概念設計，熟悉設計要點，以確保建筑結構的安全合理。

[1]王紅梅.建筑工程結構設計要點分析[J].建筑知識，：2017-09-05